1、實驗四 信號模擬與PID控制特性目的：1. 瞭解控制器信號輸出與輸入2. 認識PID控制特性原理： 目前DCS系統，所使用的環路控制器（Loop Controller），信號輸出與輸入（I/O）分： AI、AO、DI、DO 通常一個環路控制器有多組AI、AO、DI、DO，本實驗採F&P MC5300控制器有六組AI、兩組AO、八組DI、DO。環路控制器內有四組PID控制迴路，CON0 CON1 CON2 CON3，其架構為SP CONOutPV 其中 SP為設定值，經控制器（R/L）決定：SP為操作者輸入（L），或由控制迴路遙控 輸入（R）。 PV為程序變數，由控制器之AI接入 Out

2、為控制信號，由控制器之AO輸出 PID控制迴路 每一組CON內，含PID控制運算器： 誤差 E = SP PV （逆控制作用） 控制信號 P = Ps + Kc x E (P Control)dE P = Ps + Kc x E + Kc/Ti x E dt (PI Control)dt P = Ps + Kc x E + Kc/Ti x E dt +Kc x Td x (PID Control) 本實驗由信號發生器模擬測量信號(15V)，經AI輸入CON後，經不同控制作用P、PI、 PID，觀察控制信號P的不同結果實驗裝置： 環路控制器裝置（本實驗裝置，儀器面版上有三組環路控制器，DCS系統

3、中分別規劃為：CON0、CON2、CON3)本實驗採CON2、CON3兩組裝置，說明如下：CON0(批次反應槽專用)CON2 CON3 1. 環路控制器CON2：規劃 兩控制迴路，命名：TIC1001與LIC1001 TIC1001控制迴路 AI0 PV值 AO0 OUT值 LIC1001控制迴路 AI1 = PV值 AO1 = OUT值 2. 環路控制器CON3：規劃 兩控制迴路，命名：con0與con2 con0控制迴路 AI0*k1k2 PV 值 AO0 = OUT Con1 AI1*k1k2 PV值 AO1 = OUT II 電壓發生器CT2002A： 分CH1，CH2，CH3，CH4

4、，4組電壓輸出。 實驗步驟I、連線 A 模擬信號發生器 CJ2002A 控制器 1 CH3-CON2AIO CH4-CON2AI1 CH1-CON3AI0 CH2-CON3AI1 2 由電壓發生器CT2002A 連結CH3 選CH鍵至 CH3 按 1 Volt SHIFT ON 3 可由CH3輸出 1 Vol 按 1.5 Volt SHIFT ON 3可由CH3輸出 1.5 Vol 3 依表一改變CON2AI0、 CON3AI0 觀察並記錄CON2TIC1001 、CON3con0 之PV值 B 萬用電表控制器連線 1. 觀察CON3 AO0與萬用電錶連線 讀出 電壓 為 1V5V 代表 AO

5、 為 0%100% 記錄於表上 II、PID控制特性試驗 P Control PB設為100 (Kc=1) SP 50% （Ti=100 Td=0） 實驗值 由相連之電壓發生器之 CH = 3 V輸入 PV 值 50%，此時E=0 觀察並記錄此時OUT值 P=Ps CH值由 3 V 2.5 V 此時PV值 37.5% 誤差為 12.5% 觀察並記錄OUT值隨時間之變化 紀錄表三 理論值 P = Ps + Kc x E = Ps + 1 x 12.5 % 不隨時間而變 PI Control PB設為100 SP 50% Ti=1 （ Td=0） 實驗值 由相連之電壓發生器之 CH =3V輸入 P

6、V 值 50%，此時E=0 觀察並記錄此時OUT值 P=Ps CH值由 3 V 2.5 V 此時PV值 37.5% 誤差為 12.5% 觀察並記錄OUT值隨時間之變化 紀錄表三 理論值 P = Ps + Kc x E + Kc/Ti x E dt P = Ps + 1 x 12.5 % + 1/1 x 12.5% dt = 50%+ 1 *12.5 % + 1/1*12.5% *t/60 Out P隨時間而線性增加，slop=1/1 PID Control PB設為100 SP 50% Ti=1 Td=1 實驗值 由相連之電壓發生器之 CH =3 V輸入 PV 值 50%，此時E=0 觀察並記

7、錄此時OUT值 P=Ps CH值由 3 V 2 .5V 此時PV值 37.5% 誤差為 12.5%Et 觀察並記錄OUT值隨時間之變化 紀錄表三 理論值 P = Ps + Kc x E + Kc/Ti x E dt+Kc x Td x P = Ps + 1 x 1*12.5 % + 1/1 x 12.5% dt=50%+ 1*12.5 % + 1/1*12.5%* t/60 Out P隨時間而變 1 分鐘後 回到 PI控制IV 數據處理表一CON2環路控制器 TIC1001 CH3 VPV11.522.533.545表二CON2環路控制器 TIC1001 OUT%萬用電表讀數020408010

8、0表三 CON2-P Control TIC 1001(Auto,SP=50、PB = 100% Ti=100 Td=0） 時間(sec)CH VoltPV%誤差PBTiTdAI0Out(實驗值)Out(理論值)031001000102.51001000202.51001000302.51001000402.51001000502.51001000602.51001000702.51001000802.51001000902.51001000 CON2- PI Control TIC 1001(Auto,SP=50、PB =100% Ti=1 Td=0） t時間(sec)CH VoltPV%誤

9、差PBTiTdAI0Out(實驗值)Out(理論值)03-2.550%-37.5%1001050-62.5%102.51001064.6%202.510010302.51001068.75402.510010502.510010602.51001075%702.510010802.510010902.510010CON2- PI DControl TIC 1001(Auto,SP=50、PB = 100% Ti=1 Td=1） 時間(sec)CH VoltPV%誤差PBTiTdAI0Out(實驗值)Out(理論值)0310011102.510011202.510011302.510011402.510011502.510011602.51001175%702.51001